基于激光超声的固体火箭发动机热防护层厚度测量方法

发布时间：2021-03-28 08:44

　　固体火箭发动机热防护层厚度的均匀性会影响发动机的工作性能,为了测量热防护层的厚度,设计了一种基于激光超声的热防护层厚度检测方案。通过分析热防护层激光超声测厚的特点,利用小波变换对采集的回波信号进行了降噪处理,采用小波变换模极大值法对两界面的位置特征信息进行了有效提取,实现了对热防护层厚度的非接触测量。试验结果表明,该方法的测量相对误差小于6.4%。 

【文章来源】：无损检测. 2020,42(03)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

采集的回波信号

对采集到的超声回波信号采用上述方法进行处理，并进行特征提取，图7为对回波信号采用小波变换模极大值法进行特征提取的波形。若信号在某一时刻发生畸变，则Waf(t）上的模极大值连线将在较大尺度范围内发生变化，从大尺度向小尺度进行追踪即可得到奇异点的位置，实现对绝热层厚度的测量。从图7可以看出，超声回波信号的小波系数在较大尺度范围内均有模极大值连线。为了减小单一尺度引起的确定突变时间得来的误差，对各时间点所有尺度上的小波系数取平均值，该平均值的能量反映了信号在各时间点奇异性的大小。大量的研究证明，在进行绝热层厚度激光超声回波信号特征提取时，尺度应为16以内。图8为小波变换模极大值的平均幅值，可以看出，在x1处信号能量达到最大值，且峰值能量超过其附近的模极大值能量，x2处为次能量极大值。由信号突变检测原理可知，能量越大，奇异性越强，图8中x1处为激光超声接收仪第一次接收到的信号，即对应于入射时钢板/绝热层界面回波到达的时间，x2对应于反射时绝热层/钢板的界面回波时间，计算两次接收到回波信号的差值，即可算出超声波在绝热层中的传播时间。3处不同位置提取的两界面采样点值及差值如表1所示。

图8为小波变换模极大值的平均幅值，可以看出，在x1处信号能量达到最大值，且峰值能量超过其附近的模极大值能量，x2处为次能量极大值。由信号突变检测原理可知，能量越大，奇异性越强，图8中x1处为激光超声接收仪第一次接收到的信号，即对应于入射时钢板/绝热层界面回波到达的时间，x2对应于反射时绝热层/钢板的界面回波时间，计算两次接收到回波信号的差值，即可算出超声波在绝热层中的传播时间。3处不同位置提取的两界面采样点值及差值如表1所示。图8 小波变换模极大值的平均幅值

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于激光超声的薄层金属材料厚度检测方法研究[J]. 刘永强,杨世锡,甘春标.  振动与冲击. 2018(12)
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[4]火箭发动机包覆层测厚时间延迟估计算法研究[J]. 刘祥景,路宏年,张吉堂.  无损检测. 2007(09)
[5]火箭发动机包覆层测厚的超声信号处理研究[J]. 罗婕,路宏年.  压电与声光. 2007(04)

硕士论文
[1]基于小波分析的超声测厚信号特征提取技术研究[D]. 刘晓蕾.中北大学 2010



本文编号：3105235